23章:ベクトルポテンシャル

    作成2011.03.07
  1. ベクトルポテンシャルの定義
     22章で論じたように電流による磁場はスカラーポテンシャルの勾配としての数学モデルが適用できません。
     スカラーポテンシャルと比較すると扱いにくいのですが、かわりにベクトルポテンシャルの数学モデルが適用できます。
     磁束密度Bにおいて、下記式が一般的に成立します。

     ここで、下記式を満足するベクトルAをベクトルポテンシャルといいます。

     (23.1)式をX,Y,Z成分に分解すると下記となります。

     (23.2)式から(23.4)式でベクトルポテンシャルAからベクトルBは一義的に決まりますが、逆にBからAを求める場合は多数存在することがわかります。


  2. 1本の直線の電流でできる磁束密度BのベクトルポテンシャルA
     今仮に

     とするならば

     ということになります。(23.6)式と(23.7)式からAzの値を決定できます。
     直線の電流でできる磁束密度Bは

     です。これからAzを求めると

     となります。

     としてグラフ化すると下記のようになります。

     図23-1において、磁束密度Bのベクトルの方向は、等高線の方向となります。 (最大傾斜方向と直角)
     また、磁束密度Bのベクトルの大きさは最大傾斜方向の勾配となります。


  3. 2本の直線電流による磁束密度のベクトルポテンシャルA
     2本の直線電流による磁束密度のベクトルポテンシャルAzは

     となります。同様に

     としてグラフ化すると下記のようになります。

     図23-2において、磁束密度Bのベクトルの方向は、等高線の方向となります。 (最大傾斜方向と直角)
     また、磁束密度Bのベクトルの大きさは最大傾斜方向の勾配となります。


  4. 磁気双極子のベクトルポテンシャルA
     磁気双極子のベクトルポテンシャルAは

     で与えられます。

     とするならば

     となります。

     としてグラフ化すると下記のようになります。

     図23-3において、磁束密度Bのベクトルの方向は、等高線の方向となります。 (最大傾斜方向と直角)
     また、磁束密度Bのベクトルの大きさは最大傾斜方向の勾配となります。


  5. ワークブック「ベクトル解析23.xls」のダウンロード
     グラフのEXCELファイルは下記からダウンロードできます。

     ダウンロード後はダブルクリックで解凍してから使用してください。
     
    ワークブック「ベクトル解析23.xls」をダウンロードする。





24章:電磁誘導に行く。

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